Petit problema bioinformàtic: treballo amb uns enzims anomenats Formiat deshidrogenasa. És una gran família d’enzims que tenen com a funció oxidar el formiat a diòxid de carboni obtenint dos electrons i un protó. Aquests enzims són presents en bacteris i aquests els empren com a font d’electrons i protons.

Fins ara he treballat, bàsicament, amb la Formiat deshidrogenasa H, d’Escherichia coli, que té, com a fets característics, una selenocisteïna i un àtom de molibdè. Però hi ha, com he dit, moltes formiat deshidrogenases, n’hi ha que són selenoproteïnes (com la meva), n’hi ha que no (en comptes de selenocisteïna tenen cisteïna), i, curiosament, n’hi ha que canvien el molibdè per un altre metall, el tungstè. He estudiat, amb un model a nivell quàntic, quines implicacions pot tenir el canvi de metall i ho he comparat tant en models amb seleni (selenoproteïnes) com amb models amb sofre. Hi ha diferències importants.

El dubte/problema que se’ns planteja ara: quina proporció de seleni/sofre hi ha en les proteïnes amb molibdè? i en les proteïnes amb tungstè? Amb els resultats quàntics em puc arriscar a fer les meves prediccions (que no anunciaré fins que no siguin segures), però només amb aquests resultats no puc confirmar res. Aquí entra en joc la bioinformàtica, que espero que m’il·lumini una mica el tema i pugui donar resultats ja més demostrables.

Properament (espero), la solució.

Darrerament, a la recta final de la tesi, m’he dedicat a aprendre a fer dinàmiques moleculars[en]. És quelcom entretingut que té la seva gràcia. No és ni més difícil ni més senzill que la química teòrica de la quàntica pura i dura (que és al que m’he dedicat pràcticament durant aquests darrers quatre anys). Però potser sí que puc dir que és un xic més divertit. Et permet jugar molt més amb el sistema, treballar amb proteïnes senceres i, sense el detall que et proporciona la quàntica, jugar a fer reaccions, a escalfar la proteïna, a fer mutacions,… Concretament el que estic intentant fer és estudiar la reacció de la Format Deshidrogenasa H fent servir l’EVB (Emprirical Valence Bond), un mètode desenvolupat per en Warshel.

El pas previ a la dinàmica en sí, a la reacció, és la relaxació del sistema. Això consisteix, bàsicament i en grans trets, a agafar la proteïna, posar-la en aigua i anar augmentant gradualment la temperatura en periodes de temps determinats. Això em prepara la proteïna per a poder fer la “reacció” en unes condicions determinades, és a dir, si vull fer la “reacció” a 300 K (27ªC), primer he de preparar la proteïna, posar-la amb aigua i, començant des de 0, anar-li augmentant la temperatura fins als 300. Si comencés directament a 300 K,  l’estructura no s’aguantaria.

Quelcom “divertit” de les dinàmiques, són els vídeos que es poden fer. També es poden fer en quàntica, però tenen “menys coses”. Aquí hi ha una relaxació mooolt curteta, 0.5 fempto-segons. El víedo també és curtet, dotze segons. Més endavant, quan tingui ja una bona dinàmica, ja en faré un una mica més elaborat. Gaudiu-lo ràpid

Enllaç al vídeo

Avui, com fem cada quinze dies, a la feina hem tingut seminari de grup i avui em tocava a mi xerrar. Com que sempre els parlo del mateix (el per què de la selenocisteïna), he decidit fer una síntesi de resultats i explicar-ne alguns de nous però, sobretot, fer una introducció biològica a què és i com s’inserta a la cadena peptídica la selenocisteïna i com funcionen les Format Deshidrogenases.

Així doncs, la primera part de la presentació és bàsicament una introducció als dos temes. Tot i que no els toco amb molta profunditat (ha estat un seminari per químics), crec que pot ser prou didàctica i explicativa. Sé que veure una presentació a “pèl” no és el mateix que veure-la amb la xerrada que l’acompanya però, tot i així, he decidit publicar-ne una part.

Tot i que sóc plenament partidari de compartir informació i no posar barreres, he eliminat la part que correspon als resultats ja que, fins que no ho tingui publicat prefereixo no difondre-ho. Si teniu algun dubte, voleu més informació o algun aclariment, no dubteu en fer-m’ho saber.

Aquí teniu part de la presentació (pdf en anglès).

Fa uns dies es publicava un article¹ on s’anunciava la seqüenciació i anàlisi del genoma de 12 espècies del gènere Drosophila. L’estudi l’ha fet el Drosophila 12 Genomes Consortium, un consorci integrat per més de 100 institucions del món on hi participen diversos grups que treballen a Barcelona. Estudiar, “de cop”, dotze genomes d’un mateix gènere aporta molta informació per veure’n la seva evolució al llarg de quasi cent milions d’anys. Fins ara, de Drosophiles només es tenia seqüenciat el genoma de la Drosophila melanogaster, coneguda com a mosca del vinagre.

Una de les novetats, entre moltes (un article d’aquestes dimensions aporta una quantitat enorme d’informació), és el fet que en una d’aquestes espècies han desaparegut les selenoproteïnes. Es tracta de la Drosophila willistoni, que, al llarg de la seva evolució, ha perdut aquestes peculiars proteïnes. D’aquesta part de l’estudi se n’ha encarregat el grup del Dr. Roderic Guigó, de l’IMIM, concretament, en Charles Chapple, estudiant de doctorat.

Fins al moment, hom es pensava que les selenoproteïnes eren presents en totes les espècies animals i aquest descobrimet aporta molts dubtes sobre el per que han desaparegut aquestes proteïnes en aquesta espècie, quins canvis fisiològics comporta, quines proteïnes en supleixen la mancança,…

Detectar la presència de selenoproteïnes en els genomes és complicat ja que aquestes proteïnes no són codificades per un codó en concret sinó que es manifesten quan hi ha un codó aturador seguit d’una seqüència concreta anomenada SECIS. Caldrà anar veient com van els posteriors estudis que es facin amb aquest organisme i en possibles semblances que es puguin trobar en altres espècies.

1. Nature 450: 203-218, 2007